2025年高三生物高考系统生物学思维模拟试题

2025年高三生物高考系统生物学思维模拟试题一、单项选择题（每题2分，共20分）系统生物学研究中常通过构建数学模型分析生物网络的动态变化。若某代谢通路中存在三个关键酶（E1、E2、E3），其催化反应速率分别受产物P1、P2、P3的反馈抑制。当P3过量积累时，最可能直接导致的系统变化是（）A.E1活性升高，通路总速率加快B.E3活性降低，P2积累激活E2负反馈C.E2活性不变，P1通过交叉调控抑制E3D.通路整体速率先升后降，呈现“S”型曲线细胞信号转导网络中，G蛋白偶联受体（GPCR）与配体结合后激活下游多个效应分子（如腺苷酸环化酶、磷脂酶C），进而调控基因表达。下列关于该网络的系统学特征分析错误的是（）A.配体浓度与靶基因转录效率呈非线性关系B.效应分子的功能冗余可增强网络稳健性C.某一中间产物的磷酸化修饰可同时激活多个下游通路D.长期刺激下受体脱敏属于网络的正反馈调节在生态系统食物网中，若蛇的天敌（鹰）因疾病大量死亡，短期内蛇的数量变化及其对系统稳定性的影响是（）A.蛇数量先增后减，通过负反馈维持系统平衡B.蛇数量持续增加，导致被捕食者（鼠）灭绝C.蛇与其他捕食者（如狐）的竞争减弱，系统多样性提高D.蛇的生态位宽度扩大，食物网连接度降低细胞凋亡是多基因调控的级联反应过程，其中Bcl-2家族蛋白通过调控线粒体膜通透性发挥核心作用。若用系统动力学模型模拟该过程，以下假设错误的是（）A.Bax蛋白（促凋亡）与Bcl-2蛋白（抗凋亡）的结合速率影响线粒体膜电位B.细胞色素c释放后，caspase酶的激活具有“全或无”的开关效应C.p53基因的表达产物可同时上调Bax和抑制Bcl-2，构成双重调控节点D.凋亡信号强度与细胞存活概率呈线性负相关某研究团队通过单细胞测序分析肿瘤微环境，发现巨噬细胞、T细胞、成纤维细胞的基因表达存在协同变化。从系统生物学角度，这一现象体现了（）A.细胞异质性是系统稳态的基础B.细胞间通过旁分泌信号形成功能模块C.表观遗传修饰决定细胞命运可塑性D.代谢重编程是细胞适应微环境的唯一途径在光合作用的光反应与暗反应耦合模型中，若突然降低CO₂浓度，以下系统动态变化正确的是（）A.类囊体膜pH升高，ATP合成速率加快B.RuBP再生速率下降，导致3-磷酸甘油酸积累C.NADPH/NADP⁺比值上升，反馈抑制光系统ⅡD.淀粉合成增加，蔗糖合成减少，体现代谢流分配的优先级关于人体血糖调节网络的系统分析，错误的是（）A.胰岛素与胰高血糖素的拮抗作用构成双负反馈环路B.肝糖原与肌糖原的合成速率差异体现组织特异性调控C.肾上腺素通过cAMP-PKA通路激活肝糖原分解，与胰岛素通路存在交叉对话D.长期高血糖会导致胰岛素受体磷酸化水平下降，属于网络的适应性调节在基因调控网络中，miRNA通过靶向结合多个mRNA分子发挥调控作用。若某miRNA同时抑制原癌基因c-Myc和抑癌基因p53的表达，该调控模式属于（）A.多靶点协同调控B.反馈抑制C.表观遗传调控D.基因编辑生态系统的初级生产力受光照、温度、CO₂浓度等多因素影响。若用结构方程模型（SEM）分析各因子的相对重要性，以下结论合理的是（）A.光照强度直接影响光合速率，间接通过温度影响酶活性B.CO₂浓度对生产力的影响在低纬度地区比高纬度地区更显著C.土壤微生物多样性通过促进养分循环，成为最关键的驱动因子D.各因子的交互作用强度随生态系统类型（森林/草原）变化而改变细胞代谢网络中，糖酵解与三羧酸循环通过丙酮酸节点连接。若在有氧条件下抑制丙酮酸脱氢酶活性，系统会发生的代偿性变化是（）A.乳酸脱氢酶活性增强，乳酸积累B.磷酸戊糖途径通量增加，NADPH生成减少C.乙酰辅酶A从线粒体进入胞质，促进脂肪酸合成D.ATP/ADP比值上升，抑制磷酸果糖激酶活性二、非选择题（共60分）（一）光合作用系统调控机制研究（14分）为探究强光胁迫下植物的光保护机制，研究者构建了拟南芥叶片的光合作用调控网络模型（如图1），其中PSⅡ为光系统Ⅱ，NPQ为非光化学淬灭，PsbS蛋白是NPQ的关键调控因子。模型显示，强光下类囊体腔内H⁺浓度升高，一方面激活PsbS蛋白，促进叶绿素激发能从反应中心转移到叶黄素（热耗散）；另一方面抑制水光解酶活性。这两个过程分别属于网络的______调节和______调节，共同维持光反应与暗反应的能量平衡。若敲除PsbS基因，强光下植物的光合速率会______（填“升高”“降低”或“不变”），原因是______。研究发现，强光适应后植物的Rubisco酶（催化CO₂固定）活性增强。从系统层级调控角度分析，这体现了______（填“细胞”“组织”或“个体”）水平的代谢适应，其分子机制可能是______。（二）神经-免疫-内分泌网络调节（16分）应激反应是机体通过神经-免疫-内分泌网络应对外界刺激的综合过程。图2为应激时糖皮质激素（GC）的调控路径，其中CRH为促肾上腺皮质激素释放激素，ACTH为促肾上腺皮质激素。应激信号传入下丘脑后，CRH分泌增加，通过______（填“体液”或“神经”）调节促进垂体释放ACTH。GC分泌过多会抑制下丘脑和垂体的活动，该机制称为______。免疫细胞表面存在GC受体，GC可抑制IL-6等促炎因子的释放。长期应激导致GC持续升高，会使免疫系统的______功能下降，从系统稳定性角度分析，这是因为______。研究发现，应激时交感神经释放的去甲肾上腺素可同时促进GC分泌和T细胞增殖，这体现了神经-免疫网络的______特性。若用数学模型模拟该网络，需考虑的关键参数包括______（至少写出2个）。（三）生态系统稳定性的维持机制（14分）某草原生态系统因过度放牧导致植被破坏，研究者采用封育（禁止放牧）和人工种草两种措施进行修复，监测结果如图3（a为封育组，b为种草组）。与封育组相比，种草组的植物群落恢复速度更快，但物种丰富度较低，原因是______。从系统结构角度，这说明______是影响恢复力的关键因素。修复过程中，土壤微生物的呼吸速率与植物生物量呈正相关，这体现了生态系统的______功能。若引入食草昆虫的天敌（如寄生蜂），预测昆虫种群数量的变化趋势并解释：______。长期监测发现，封育组的生态系统抵抗力稳定性高于种草组，依据是______。（四）细胞代谢网络的动态平衡（16分）肿瘤细胞的Warburg效应是指即使在有氧条件下，仍优先通过糖酵解供能。图4为肿瘤细胞代谢网络的关键节点，其中HK为己糖激酶，PFK为磷酸果糖激酶，LDH为乳酸脱氢酶。与正常细胞相比，肿瘤细胞的HK活性显著升高，这会导致______（填“葡萄糖摄取速率”或“线粒体氧化磷酸化速率”）增加，该调节属于代谢网络的______（填“流量控制”或“酶活控制”）。若用基因编辑技术敲除肿瘤细胞的LDH基因，预测细胞代谢的代偿性变化：。从系统鲁棒性角度分析，该策略可能失败的原因是。研究发现，肿瘤微环境的低氧诱导因子（HIF-1α）可同时上调HK、PFK和LDH的表达，这体现了代谢网络的______调控模式。为验证该调控关系，可设计实验检测______（写出检测指标和预期结果）。三、实验设计与分析题（20分）背景：细胞自噬是依赖溶酶体降解自身成分的过程，与凋亡共同维持细胞稳态。研究表明，mTOR激酶是自噬与凋亡通路的交叉调控节点，但具体机制尚不明确。请设计实验探究mTOR在自噬-凋亡网络中的调控作用，要求：（1）写出实验思路（包括分组处理、检测指标）；（2）预测可能的实验结果（用示意图表示mTOR活性与自噬/凋亡标志物的关系）；（3）从系统生物学角度分析实验结果的生物学意义。（注：自噬标志物为LC3-II/LC3-I比值，凋亡标志物为caspase-3活性）参考答案及评分标准（部分）一、单项选择题B2.D3.A4.D5.B6.C7.A8.A9.D10.A二、非选择题快速响应（短期）；滞后调节（长期）（每空2分）降低（1分）；PsbS缺失导致NPQ无法激活，过剩光能破坏PSⅡ反应中心（3分）细胞（2分）；强光诱导Rubisco活化酶表达，促进Rubisco的羧化活性（2分）体液（1分）；负反馈调节（2分）防御（2分）；GC对免疫细胞的过度抑制打破了“免疫-内分泌”网络的平衡（3分）多靶点协同（2分）；去甲肾上腺素浓度、受体结合解离速率、信号通路交叉系数（任写2个，2分）人工种草引入的优势物种抑制了本地物种的定植（2分）；初始物种组成（2分）物质循环与能量流动（2分）；昆虫数量先下降后趋于稳定，因为寄生蜂的捕食压力与昆虫繁殖力形成负反馈（3分）封育组的食物网连接度更高，生物多样性更丰富（3分）葡萄糖摄取速率（2分）；流量控制（2分）丙酮酸进入线粒体氧化磷酸化增强（2分）；肿瘤细胞可通过上调其他代谢途径（如谷氨酰胺分解）供能（2分）多基因协同（2分）；HIF-1α敲除细胞中HK、PFK、LDH的mRNA水平（2分）；预期结果：三者表达量均下降（2分）三、实验设计与分析题（1）实验思路：①分组：对照组（正常细胞）、mTOR激活组（加入mTOR激活剂）、mTOR抑制组（加入mTOR抑制剂）；②处理：培养24小时后，检测各